【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交通工程，特别涉及一种网联自动驾驶混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法和系统。
技术介绍
1、随着科学技术的快速发展，网联自动驾驶车辆(connected and autonomousvehicle,cav)应运而生并将彻底改变当前的道路交通运行场景。在理想情况下，与需要人工驾驶的普通车辆(human-driven vehicle,hv)相比，搭载自动驾驶技术的cav车辆拥有更快的反应时间，这就使其在跟驰过程中可以与前车保持更短的车头时距。由此可知，cav具备提升道路通行能力的巨大潜力。此外，受到接受度、技术发展水平等因素的影响，cav在短期内不可能完全代替hv，这将导致未来很长一段时间内cav与hv在道路上混行。
2、与纯hv行驶场景下车道通行能力是一个定值不同，混行场景下车道通行能力是一个随机变量。具体来说，对于跟驰行驶的车辆，其安全车头时距的大小与前后两车的车辆类型有关，而平均安全车头时距直接决定了车道通行能力，这就使得混行场景下车道通行能力(简称混行车道通行能力)是一个与不同类型车辆纵向空间分布有关的变量，由于不同类型车辆在纵向车道上的排列次序是不确定的，因此混行车道通行能力是一个随机变量。而通行能力是进行一切交通规划、管理与控制的基础，针对hv与cav混行的城市交通系统，研究混行车道通行能力的上下限(即最大最小值)、分析在何种车辆排列次序下混行车道通行能力能达到上下限值是一个亟待解决的科学难题。
3、与本专利技术相关的现有技术一
4、现有技术一[wang j,wa
5、现有技术一的缺点
6、(1)为了简化计算与分析，现有技术一基于很多严格的假设，首先假设hv跟随hv与hv跟随cav这两种跟驰模式具有相同的安全车头时距，据此将四种跟驰模式对应的安全车头时距简化为三类，其次假设cav在任何发展阶段的反应时间都小于hv的反应时间，导致cav总是拥有比hv更小的安全车头时距，然而cav与hv的安全车头时距大小关系目前仍存在争议，普遍认为安全车头时距大小与cav技术发展水平有关，技术发展初期cav有比hv更大的安全车头时距，随着网联自动驾驶技术的成熟cav的安全车头时距将逐渐减小直至小于hv的安全车头时距，因此上述假设导致现有技术一提供的方法具有很大的局限性。
7、(2)针对hv和cav混行场景下简化的三种安全车头时距，现有技术一给出了满足一种特定大小关系的安全车头时距数值，据此分析混行车道通行能力达到最大最小值时的车辆空间分布情况，然而该方法只限于特定的安全车头时距参数下，并不能在不同的四种安全车头时距数值下，通过分析出混行车道通行能力取得最大最小值时对应的混行车辆空间分布情况，然后据此计算出对应的混行车道通行能力最大最小值，因此现有技术一没有提供一种适用于不同安全车头时距参数条件下混行车道通行能力上下限计算与分析方法。
8、未来相当长的时间内城市交通系统将是hv与cav混行的场景，两类车辆共享交通基础设施，与纯hv行驶场景下车道通行能力是一个定值不同，混行车道通行能力将是一个在一定范围内取值的随机变量。因此，当前通行能力的计算方法已不足应对未来混行交通场景，与此同时，通行能力是交通决策者进行一切交通规划、管理与控制的基础，这就使得针对hv和cav混行场景下的车道通行能力开展其上限值与下限值的计算与分析非常具有必要性。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法和系统。能计算得到混行车道通行能力上下限并能够给出在何种混行车辆纵向空间分布情况下才能达到混行车道通行能力的上下限。同时，由于该方法不依赖于特定的安全车头时距参数设定，可以消除现有技术的局限性。
2、为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，包括：
4、s1、在人工驾驶的普通车辆hv和网联自动驾驶车辆cav混行交通场景下，根据前后车辆类型将跟驰模式划分为四种：hv跟随hv，hv跟随cav，cav跟随hv，cav跟随cav，并定义对应的安全车头时距；
5、s2、根据不同跟驰模式在纵向车道空间内的占比和不同跟驰模式的安全车头时距，计算平均安全车头时距h。
6、s3、根据流量-密度的关系，稳定状态下混行车道的通行能力是平均车头时距的倒数，根据平均安全车头时距h，得到混行车道的通行能力c。
7、s4、定义混行车道通行能力的上限值和下限值c。
8、s5、以四种安全车头时距的占比为决策变量，根据不同跟驰模式和不同类型车辆占比之间的关系建立约束条件，以最小化或最大化平均安全车头时距为目标函数，建立线性规划模型[cmax]和[cmin]，通过求解得到混行车道通行能力的上限值和下限值c。
9、s6、分析混行车道通行能力达到上限值和下限值时的车辆空间分布；根据线性规划模型，计算决策变量的取值，得到两类车辆的空间分布情况。
10、进一步地，s1中对应的安全车头时距如下：h11表示hv跟随另一辆hv行驶的安全车头时距；h21表示cav跟随另一辆hv行驶的安全车头时距；h12表示hv跟随另一辆cav行驶的安全车头时距；h22表示cav跟随另一辆cav行驶的安全车头时距；其中下标“1”和下标“2”分别表示hv车型和cav车型
11、进一步地，s2中平均安全车头时距的公式如下：
12、h＝h11p11+h12p12+h21p21+h22p22 (1)
13、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：S1中对应的安全车头时距如下：h11表示HV跟随另一辆HV行驶的安全车头时距；h21表示CAV跟随另一辆HV行驶的安全车头时距；h12表示HV跟随另一辆CAV行驶的安全车头时距；h22表示CAV跟随另一辆CAV行驶的安全车头时距；其中下标“1”和下标“2”分别表示HV车型和CAV车型。
3.根据权利要求2所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：S2中平均安全车头时距的公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：S3中混行车道通行能力的公式如下：
5.根据权利要求4所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：S5中线性规划模型[CMAX]如下：
6.根据权利要求5所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：S4中线性规划模型[CMIN]如下：
...【技术特征摘要】
1.一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：s1中对应的安全车头时距如下：h11表示hv跟随另一辆hv行驶的安全车头时距；h21表示cav跟随另一辆hv行驶的安全车头时距；h12表示hv跟随另一辆cav行驶的安全车头时距；h22表示cav跟随另一辆cav行驶的安全车头时距；其中下标“1”和下标“2”分别表示hv车型和cav车型。
3.根据权利要求2所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：s2中平均安全车头时距的公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析方法，其特征在于：s3中混行车道通行能力的公式如下：
5.根据权利要求4所述的一种混行场景下车道通行能力上下限计算与分析...
【专利技术属性】
技术研发人员：李同飞，赵梦晴，翁剑成，周文涵，熊杰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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